高压对从桃渣中提取酚类物质影响的研究

摘要：考察高压对乙醇溶液提取桃渣中酚类物质的影响。结果表明, 乙醇体积浓度 70 %比较适宜。随着处理压力的增大, 酚类物质的得率逐渐升高( 400 MPa 除外) , 且在 500 MPa 以前得率提高的幅度较大, 压力到达 600 MPa 以上后得率增幅不大。
随着提取时间的延长, 酚类得率先升后降, 提取时间以 10 min 为宜。酚类物质的得率先随温度升高而增大, 到 50 ℃达到最高, 随后又下降。高压对乙醇溶液提取桃渣中酚类物质有显著的促进作用。
由于桃汁产量近几年有增长趋势, 所以,随着桃汁加工业的进一步发展, 必然排泄越来越多的果渣。桃和苹果中的酚类物质因具有清除体内自由基、抗脂质氧化、延缓衰老、抗癌等生理功能而逐渐受到重视, 如何充分利用果渣已成为国内外共同关注的问题, 如新西兰和日本已有大量研究和实践。
从苹果中提取酚类物质的方法主要有有机溶剂提取法、高压液相萃取法、声波提取法和临界萃取法等, 从桃中提取酚类物质也可以借鉴这些方法。压力对有机溶剂与提取目的物分子的进一步接触有促进作用, 理论上可提高有机溶剂对目的物的提取效率, 但至今很少见到高压对从桃渣中提取酚类物质影响的研究报道。
本研究主要利用乙醇溶液在各种压力条件下对新鲜的果渣进行提取, 试图为高压应用于桃渣中酚类物质的提取提供工业化理论基础。

1 材料与方法
1.1 材料与设备
原料: 黄桃, 购自郑州水果批发市场。主要试剂: 儿茶素, 上海友思生物技术有限公司; 葡萄籽原花青素, 尖峰生物化学出品; 香草醛和没食子酸丙酯为分析纯。
主要设备: UHP900×2- Z 食品高压处理装置( 包头文天有限责任公司) 由两个 2 升 900 MPa 高压容器、低压泵、增压器、高压输出系统、电控系统和温控装置等部件组成。该系统为双向增压结构形式, 具有升压速度快、压力稳定等特点, 装置可在室温 ~100 ℃内自动控温; 722S 可见分光光度计, 上海精密科学仪器厂; 榨汁机, 飞利浦公司。
1.2 实验方法
1.2.1 桃渣的制取
选择新鲜无腐烂的桃, 先用自来水冲洗 2~3遍, 再用蒸馏水洗, 晾干。将质量分数 0.01 %的Vc 溶液和切成块的桃一并打浆榨汁, 待完全榨汁后, 得到一定含水量 ( 55.6±2.2) % ( 质量分数)的桃渣。
1.2.2 提取工艺及操作要点
1.2.2.1 提取工艺
桃渣 40 g→加入乙醇, 真空密封包装两层→高压提取→过滤→酚类粗提物→测定
1.2.2.2 工艺操作要点
a) 桃渣在榨汁结束后 10 s 浸入乙醇中 ( 探讨时间除外) , 用聚乙烯塑料袋真空密封包装两层(不留顶隙)。乙醇浓度、提取时间和温度根据具体的研究内容选择,料液质量比为 1∶4。
b) 袋装样品浸泡于高压容器的传压介质油中,按照实验设计, 通过改变压力和保压时间以及腔中油介质的温度, 实施不同条件的高压单独处理或高压协同温度处理, 然后取出样品。
c) 过滤统一采用滤纸进行。过滤后统一定容至 160 mL。
1.2.3 酚类物质测定
酚类物质的测定分别采用福林 - 酚法、香草醛- 盐酸法和正丁醇 - 盐酸法。标准曲线绘制时分别采用儿茶素和葡萄籽原花青素为标样。
酚类物质的得率定义为: 得率 = ( 酚类粗提物中酚类物质质量 / 所用果渣干基) ×100 %。

2 结果与讨论
2.1 桃渣处理时机对提取效果的影响
为了考察桃渣的处理时机对提取效果的影响，把同一批桃渣分别在榨汁结束后不同时间 ( s) 按1∶4 的料液质量比投入体积浓度 70 %乙醇中, 在500 MPa、25 ℃提取 10 min。
随着投料时间的延长, 各种酚类物质得率在 10 s~120 s 内稳定, 然后大幅下降, 接着缓慢下降。开始稳定是由于果渣中还原型 Vc 对过氧化物酶 ( PPO) 有抑制作用, 随着暴露氧气时间的延长, 还原型 Vc 被氧化而失去抑制作用,PPO 在有氧气条件下将酚类物质作为底物氧化, 酚类物质损失, 其中有重要生理功能的聚原花色素损失较大。目测可见果渣颜色明显褐变。所以, 在生产中应在榨汁后立即将果渣投入乙醇中尽快进行高压处理, 否则严重影响酚类的得率。
酚类含量的测定方法很多。福林 - 酚法属于化学反应法中的还原法, 测定原理是利用酚类物质的还原性, 采用钨酸钠为氧化剂。此法对酚的选择性差, 不仅不能区分单宁和非单宁酚, 样品中所含的其他还原性物质都会对结果有干扰。当糖含量较高时, 也有干扰。单宁、低分子多酚、简单酚、带酚羟基的氨基酸及蛋白质和抗坏血酸等容易被氧化的物质可被测出; 香草醛 - 盐酸法选择性测定 A 环为间苯三酚的黄烷醇, 但不能区别黄烷醇单体和聚合体 ( 缩合单宁) , 表儿茶素、儿茶素、2, 3 位为单键的二氢查尔酮可产生反应。正丁醇 - 盐酸法选择性测定聚原花色素 ( 缩合单宁) , 对儿茶素、黄酮类及水解单宁不反应。三种方法各有侧重, 综合使用三种方法测定可初步考察所提取酚类的总量及表儿茶素、儿茶素单体以及聚原花色素 ( 缩合单宁) 的大致含量。所以福林 - 酚法测定的数值较大, 正丁醇 - 盐酸法测定的数值最小。
2.2 压力对提取效果的影响
为了考察压力对提取效果的影响, 把同一批桃渣按 1∶4 的料液质量比投入体积浓度 70 %乙醇中, 25 ℃, 分别在不同压力提取 10 min。
随着处理压力的增大, 酚类物质的得率逐渐升高 ( 400 MPa) 除外, 且在 500 MPa以前得率提高的幅度较大, 当压力到达 600 MPa 以上后得率增幅不大。而在 400 MPa 时得率比对照( 0 MPa) 无改善, 比其他压力下显著降低。这表明压力有助于溶剂对酚类物质的提取。这一方面是由于高压增加了乙醇溶剂和酚类物质的接触, 另一方面高压钝化了多酚氧化酶 ( PPO) , 减少了酚类物质因酶促褐变造成的损失。由于 400 MPa 可激活 PPO , 从而 400 MPa 下提取率较低。
2.3 提取时间对提取效果的影响
选择提取压力 500 Mpa, 温度 25 ℃, 乙醇体积浓度 70 %, 保压不同时间的实验结果汇总比较。
随着提取时间的延长, 乙醇溶液中各种酚类含量和得率先升后降。提取 5 min 不充分, 提取 15min 则由于在高压 ( 500 MPa) 下酚类物质的非酶促降解随时间延长而加剧, 故提取时间以10 min 为宜。
2.4 乙醇体积浓度对提取效果的影响
在压力 500 MPa、时间 10 min、25 ℃条件下,选取了 3 个乙醇体积浓度进行的实验。
在体积浓度 70 %乙醇浓度提取条件下, 香草醛 - 盐酸法测定的酚类物质含量为47.5 mg / L ( 得率 0.036 %, 较大) , 大于体积浓度50 %乙醇提取条件下的 42.6 mg / L, 更大于体积浓度 90 %乙醇提取条件下的 40.1mg / L。从正丁醇 -盐酸法和福林 - 酚法测定的数值来看, 同样反映了以上的规律。
2.5 温度协同高压对提取效果的影响
在乙醇体积浓度 70 %, 提取时间 10 min 条件下, 选取了 4 个温度协同 500 MPa 进行的实验结果比较。
酚类物质的得率先随温度升高而增大, 到 50 ℃达到最高, 随后又下降。温度升高有助于溶质的溶出和 PPO 的钝化, 所以温度升高得率提高, 但温度过高可加重酚类物质的非酶促氧化聚合。50 ℃即可钝化果渣中残余的 PPO, 又不象60 ℃的高温引起酚类物质的非酶氧化聚合, 故提取效果相对较佳。在以往研究中由于忽视了果渣状态这一重要因素, 采用的是放置较久的果渣, 其中的PPO 已将酚类物质氧化降解一部分, 没考虑提取温度对 PPO 的影响, 故采用的提取温度往往不过40 ℃。由此可见果渣的状态影响提取温度。
2.6 盐酸对提取效果的影响
为了考察盐酸对酚类物质含量的影响, 在桃渣和乙醇试样中添加不同量的盐酸。
添加 1000∶1 的盐酸显著提高了酚类物质的得率; 但当盐酸量提高到 500∶1 时,酚类物质得率反而下降, 这表明 1000∶1 的添加量比较合适。较好程度地改变了提取的溶液环境的性, 可使部分酸溶性的酚类被更大程度地提取出来。

来源：惠合浓缩器